影响苯乙烯类嵌段共聚物相分离的条件
化学先生 / 2019-10-04
在嵌段共聚物中,如果混合自由能△Gm为负值,则两种嵌段之间完全相容。自由能△Gm可用下式表示:
△Gm=△Hm-T△Sm
式中,△Hm和T△Sm分别是混合焙和混合嫡;T是热力学温度。因此,形成相畴的条件为:
△Hm>T△Sm
对于烃类聚合物来说,由于设有强的相互作用基团,故△Hm通常为正值,并且两种嵌段的结构差别越大,△Hm值就越高,面T△Sm则总是正值,但当嵌段分子量很大时,T△Sm趋于零。于是,可预计以下几个因素会有利于微相分离(形成相畴):
①两种嵌段的结构差别越大,越有利于微相分离:
②嵌段分子量越高,越有利于微相分寓:
③温度越低,越有利于微相分离。
微相分离理论已相当成熟,并且已经能够定量化。在实验方面,研究了两种嵌段结构差别对相分离的影响,发现结构差别越大,相分离现象越明显。例如,EEBE 嵌段共聚物在熔融状态时,是没有相分离的,而SEBS嵌段共聚物则存在严重的相分离。此外,研究了分子量和温度对相分离的影响。例如,当SBS末端聚苯乙烯嵌段的分子量为7000时,稳态和动态黏度测定都表明,该聚合物发生相分离的临界温度为150°C;当末端聚苯乙烯嵌段的分子量为8000时,它在160°C时表现出牛顿流动行为,因此可以认为在此温度下没有相分离。当末端聚苯乙烯嵌段的分子量大于10000时,它在200°C以上仍是相分离的。上述实验与理论计算十分吻合。